Вариант 5
Исходные данные:
тепловая мощность реактора: Qтепл = 1600 × 106 Вт
теплоноситель: натрий
конструкционные материалы: сталь
температура теплоносителя на входе в активную зону: tвх = 360 0С
температура теплоносителя на выходе из активной зоны: tвых = 560 0С
удельная энергонапряженность: qv = 530 × 106 Вт/м3
топливо: UO2 (диоксид урана)
форма ТВС: квадратная
размер между центрами ТВС: sтвc = 94 × 10-3 м
зазор между ТВС: Δтвc = 2 ×10-3 м
толщина корпуса ТВС: dТВС = 2 × 10-3 м
твэлы: стержневые
решетка: треугольная
число твэл в ТВС активной зоны и торцевом экране: nтвэл = 127 шт
диаметр твэл в активной зоне и торцевом экране: dтвэл = 6,9 × 10-3 м
толщина оболочки твэл: dоб = 0,4×10-3 м
диаметр топливного сердечника: dсерд = 6 × 10-3 м
число твэл в ТВС бокового экрана: nтвэл = 37 шт
диаметр твэл в боковом экране: dтвэл.б.э. = 14,2 × 10-3 м
высота активной зоны: hаз=0,7 м
тепловыделение в активной зоне: Qа.з = 1440 × 106 Вт
тепловыделение в торцевом экране: Qт.э. = 48 × 106 Вт
тепловыделение в боковом экране: Qб.э. = 112 × 106 Вт
Основные характеристики жидкого натрия (Na при 450°С):
плотность Na: ρNa = 842 кг/м3
удельная теплоемкость Na: 
коэффициент теплопроводности: lNa = 66,1 
коэффициент динамической вязкости: mNa = 259 × 10-6 (Па . с)
коэффициент кинематической вязкости: nNa = 30,8 × 10-8 м2/c
коэффициент температуропроводности: aNa = 61,6×10-6
I. Определение геометрических характеристик
Размеры активной зоны:
Объем активной зоны реактора:
Уплощение активной зоны b
Диаметр активной зоны:
Площадь сечения активной зоны:
Толщина торцевых частей экрана:
Принимается δт.э = 0,4 м.
Толщина бокового экрана:
Принимается δб.э = 0,5 м.
Площадь бокового экрана:
Эффективная добавка по оси активной зоны:
Принимается δэф.=0.18
Экстраполированная высота, вдоль которой идёт тепловыделение с максимумом в центральной плоскости и нулевым значением на торцах:
H = На.з + 2 . dэф
H = 0,7 + 2 . 0,18 = 1,06 м
Площадь сечения ячейки активной зоны:
В реакторах на быстрых нейтронах ячейкой является площадь ТВС
Число ТВС в активной зоне:
Принимаю 
450 шт
Число ТВС бокового экрана:
Проходное сечение ТВС активной зоны:
Гидравлический периметр ТВС активной зоны:
Гидравлический диаметр ТВС активной зоны:
Проходное сечение ТВС бокового экрана:
Гидравлический периметр ТВС бокового экрана:
Гидравлический диаметр ТВС бокового экрана:
Тепловой периметр ТВС активной зоны:
Тепловой периметр ТВС бокового экрана:
II Определение теплогидравлических параметров активной зоны и бокового экрана.
Расход теплоносителя через активную зону:
Расход теплоносителя через боковой экран:
Скорость теплоносителя через активную зону:
Скорость теплоносителя через боковой экран:
Линейный тепловой поток по высоте канала:
Вт/м
Вт/м
| параметр | Координата по высоте канала z, м. | ||||||
| -0.35 | -0.3 | -0.2 | 0.2 | 0.3 | 0.397 (Hа.з/2) | ||
| ql(z), Вт/м | 1,1×109 | 1,38×109 | 1,83×109 | 2,2×109 | 1,83×109 | 1,38×109 | 1,1×109 |
| qб.э.(z), Вт/м | 83×106 | 104,6×106 | 137×106 | 166×106 | 137×106 | 104,6×106 | 166×106 |
Линейный тепловой поток в центральной плоскости:
В активной зоне
Линейный тепловой поток в центральной плоскости бокового экрана:
Температура теплоносителя по высоте канала в активной зоне:
Температура теплоносителя по высоте канала в боковом экране:
| параметр | Координата по высоте канала z, м. | ||||||
| -0.35 | -0.3 | -0.2 | 0.2 | 0.3 | 0.35 | ||
| TT(z) °С | 370,25 | 385,90 | 408,00 | 463,33 | 518,67 | 540,80 | 556,42 |
| Tб.э.(z) °С | 369,92 | 385,03 | 406,45 | 513,55 | 534,97 | 550,08 |
Коэффициент теплоотдачи в активной зоне:
PrNa=0.5 . 10-2
Re= 
Коэффициент теплоотдачи в боковом экране:
Re= 
Температура наружной поверхности твэл активной зоны:
Коэффициент учитывающий энерговыделение в твэл 
Температура наружной поверхности твэл бокового экрана:
| параметр | Координата по высоте канала z, м. | ||||||
| 0.35 | -0.3 | -0.2 | 0.2 | 0.3 | 0.35 | ||
| Tоб.твэл(z) °С | 370,48 | 386,2 | 408,4 | 463,83 | 519.07 | 541.1 | 556,65 |
| Tоб. б.э.(z) °С | 369.93 | 385,04 | 406,47 | 460,05 | 513,61 | 535.03 | 550,14 |
Температура топливного сердечника вдоль оси:
| параметр | Координата по высоте канала z, м. | ||||||
| -0,35 | -0.3 | -0.2 | 0.2 | 0.3 | 0,35 | ||
| Tс(z) °С |
Перепад давления теплоносителя в реакторе:
потери на трение:
коэффициент сопротивления трения:
потери на местное сопротивление: 
нивелирная составляющая давления:
Суммарный перепад давления в реакторе:
Па.
Заключение.
По результатам теплогидравлического расчёта реактора можно сделать выводы:
1. за счет высокого коэффициента теплоотдачи температура теплоносителя практически совпадает с температурой наружной оболочки твэла.
2. максимальная температура топливного сердечника находиться в центральной плоскости и составляет 2280°С, что лежит в допустимых пределах.
3. температуры теплоносителя и наружной оболочки твэла по высоте бокового экрана практически совпадают с аналогичными температурами в активной зоне, и в тоже время максимальная температура топливного сердечника за счёт более низкой тепловой нагрузки в боковом экране примерно в 1,7 раза меньше чем в активной зоне.
Список использованной литературы.
1. Дементьев Б.А. Ядерные энергетические реакторы: Учебник для вузов.
– 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 325 с.: ил.
2. Белл. Д, Глестон С. Теория ядерных реакторов.
Перевод с англ. Под ред. В.Н. Артамкина. – М. Атомиздат, 1974. – 496 с.: ил.
3. Петров П.А. Ядерные энергетические установки.
– М. Госэнергоиздат, 1958. – 256 с.: ил.
4. Кириллов П. Л., Юрьев Ю. С., Бобков В. П. Справочник по теплогидравлическим
расчетам (ядерные реакторы, теплообменники, парогенераторы).
Под общ. ред. П. Л. Кириллова. – 2-е изд., перераб. и доп.
– М.: Энергоатомиздат, 1990. – 360 с.: ил.
